Shock Wave and Turbulent Boundary Layer Interaction and Turbulence Phenomena in a Supersonic Rectangular Duct

超音速矩形管内冲击波与湍流边界层相互作用及湍流现象

基本信息

  • 批准号:
    09650175
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1997 至 1998
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

When a supersonic or hypersonic flow in ducts which could be a flow plug. nozzle or combustion heat release, interacts with downstream blockage devices, a multiple shock wave system is produced as the result of shock wave and duct wall boundary layer interactions. A multiple shock wave system is called as "psendo-shock wave" or "shock train". The study of multiple shock wave and turbulent boundary layer interaction (MSW-TBLI) has important implications for the desigli and operation of scramjet engine/combustor-isolators and supersonic diffusers.In this project, the internal structure and turbulence phenomena of multiple shock wave/ turbulent boundary layer interactions (MSW-TBLI) in a rectangular duct were investigated.First, the internal structure of the MSW-TBLI was observed using schlieren photographs. laser holo-graphic interferograms and surface oil flow pictures. It was found that the boundary layer thickness increases at the leading oblique shock of the bifurcated first shock and decreases behind the trailing shock of the first shock, and that in the low confinenient case, the boundary layer separates under the bifurcated first shock, and in the high confinemeut. case the separation region of the boundary layer becomes small.Next, the time-mean and fluctuating velocities in the MSW-TBLI were measured in detail using the LDV.Spatial distributions of the turbulence intensity. Reynolds shear stress. and turbulence kinetic energy are presented. It was found that the tubulence intensity. Reynolds shear stress and turbulence kinetic energy in the boundary layer of the MSW-TBLI increases under the bifurcated first shock
当管道中出现超音速或高超音速流动时,可能会出现流动堵塞。喷嘴或燃烧放热与下游阻塞装置相互作用,由于激波和管道壁边界层相互作用,产生了多激波系统。多重冲击波系统被称为“伪冲击波”或“冲击串”。多激波与湍流边界层相互作用的研究多激波/湍流边界层相互作用(MSW-TBLI)的研究对超燃冲压发动机/燃烧室隔离段和超声速扩压器的设计和运行具有重要意义首先,利用纹影照片观察了矩形管道内微重力TBLI的内部结构。激光全息干涉图和表面油流图。结果表明,在分叉的第一激波的前缘斜激波处,边界层厚度增加,而在尾激波处,边界层厚度减小;在低边界条件下,分叉的第一激波下方边界层分离,而在高边界条件下,边界层分离。其次,利用激光多普勒测速仪(LDV)对MSW-TBLI内的时均速度和脉动速度进行了详细的测量。雷诺剪应力和湍流动能。结果表明,湍流强度。在分叉激波作用下,MSW-TBLI边界层中的雷诺剪应力和湍流动能增加

项目成果

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专利数量(0)
杉山 弘: "超音速矩形ダクト内の擬似衝撃波と乱流現象" 第7回ラム/スクラムジェットシンポジウム講演論文集, 日本航空宇宙学会. 173-176 (1997)
Hiroshi Sugiyama:“超音速矩形管道中的伪冲击波和湍流现象”第七届 Ram/Scramjet 研讨会论文集,日本航空学会 173-176 (1997)。
  • DOI:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Sugiyama, T.Arai, U.Uno and Y.Wang: "Structure and Turbulence Phenomena of Multiple Shock Wave/Turbulent Boundary Layer Interaction in a Supersonic Duct" Proc.of Int.Conference on Fluid Engineering.JSME Centennial Grand Congress.Vol.3(1997-7, Tokyo, Jap
H.Sugiyama、T.Arai、U.Uno 和 Y.Wang:“超音速管道中多重冲击波/湍流边界层相互作用的结构和湍流现象”Proc.of Int.Conference on Fluid Engineering.JSME 百年大大会。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
杉山 弘,新井隆景,溝端一孝,小松平徹: "超音速矩形ダクト内の擬似衝撃波と乱流現象" 日本航空宇宙学会第30期通常総会および30周年記念講演会講演論文集. 発表予定. (1999)
Hiroshi Sugiyama、Takakage Arai、Kazutaka Mizobata、Toru Komatsudaira:“超音速矩形管道中的伪冲击波和湍流现象”日本航空学会第 30 届普通大会和 30 周年纪念演讲的会议记录(1999 年)。 )
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Sugiyama: "Multiple Shock Wave / Turbulent Boundary Layer Interactions and Turbulence Phenomena in a Supersonic Rectangular Duct" Proc.of 4th KSME-JSME Fluids Engineering Conference. 25-28 (1998)
H.Sugiyama:“超音速矩形管道中的多重冲击波/湍流边界层相互作用和湍流现象”第四届 KSME-JSME 流体工程会议论文集。
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
杉山 弘: "超音速矩形ダクト内の衝撃波と乱流境界層の干渉および乱流現象" 第38回航空原動機・宇宙推進講演会講演集および第8回ラム/スクラムジェットシンポジウム講演論文集, 日本航空宇宙学会. 54-57 (1998)
Hiroshi Sugiyama:“超音速矩形管道中的冲击波和湍流边界层与湍流现象之间的干涉”第 38 届航空发动机和太空推进会议论文集和第 8 届冲压/超燃冲压发动机研讨会论文集,日本航空协会 54-57。 (1998)
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SUGUIYAMA Hiromu其他文献

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    2021
  • 资助金额:
    $ 2.37万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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